19.2022年北京冬奧會首次采用氫能作為火炬燃料,體現(xiàn)綠色奧運理念。工業(yè)上利用天然氣制備氫氣,還能得到乙烯、乙炔等化工產(chǎn)品,有關反應原理如下:有關反應原理如下:
反應1:2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH1
反應2:2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g)ΔH2
請回答下列問題:
(1)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(ΔH)數(shù)據(jù)如下:
物質(zhì) |
CH4 |
C2H2 |
C2H4 |
H2 |
燃燒熱 |
-890.3 |
-1299.5 |
-1411.0 |
-285.8 |
①寫出表示C
2H
2(g)燃燒熱的熱化學方程式:
。
②上述反應中,ΔH
1-ΔH
2=
kJ?mol
-1。
③已知反應1的ΔS=+220.2J?mol
-1?K
-1,則下列所給溫度能使該反應自發(fā)進行的是
(填標號)。
A.0℃
B.25℃
C.1250℃
D.2000℃
(2)在恒溫恒容密閉容器中充入適量CH
4發(fā)生上述反應1和反應2。下列情況不能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是
(填字母)。
A.氣體總壓強不隨時間變化
B.氣體密度不隨時間變化
C.氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時間變化
D.H
2體積分數(shù)不隨時間變化
(3)2CH
4(g)?C
2H
2(g)+3H
2(g)的速率方程為v
正=k
正c
2(CH
4),v
逆=k
逆c(C
2H
2)?c
3(H
2)(k
正、k
逆為正、逆反應速率常數(shù),與溫度有關)。其他條件相同,T
1℃達到平衡時k
正=1.5k
逆,T
2℃達到平衡時k
正=3.0k
逆。由此推知,T
1
T
2(填“>”“<”或“=”)。
(4)一定溫度下,在總壓強保持恒定為121kPa時,向某密閉容器中充入CH
4和N
2組成的混合氣體(N
2不參與反應),測得CH
4的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中CH
4的物質(zhì)的量分數(shù)的關系如圖所示。
①圖中隨著通入氣體中CH
4的物質(zhì)的量分數(shù)的增大,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低的主要原因是
。
②已知M點乙炔的選擇性為75%[乙炔的選擇性=
×100%]。該溫度下,反應2的平衡常數(shù)K
p=
kPa(結果保留2位有效數(shù)字,K
p是以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓x物質(zhì)的量分數(shù))。